ГеММа-3D.Модуль гравировки 2D/3D

Модуль гравировки 2D/3D предназначен для подготовки управляющих программ гравировки на плоских гранях и криволинейных поверхностях моделей деталей, используя в качестве исходной информации наборы контурной геометрии и текстовые надписи, на плоскости, используя в качестве исходной информации наборы контурной геометрии и текстовые надписи, а также выполняет гравировку рельефов по растровым изображениям.

Модуль гравировки 2D системы ГеММа-3D работает:

• в среде 2D редактора;
• с библиотекой шрифтов;
• позволяет создавать собственные шрифты и использовать импортированные, например, подключать библиотеку ГОСТ шрифтов;
• позволяет наносить маркировку.

Модуль гравировки 3D системы ГеММа-3D работает:

• в среде 3D редактора.;
• импортировать информацию, подготовленную в модуле гравировки 2D, в том числе библиотеку шрифтов;
• имеется опция объемной обработки по плоским контурам за счет формы конусного резца и шаровой фрезы;
• поставляется совместно с модулем гравировки 2D для работы с растровыми моделями.

Модуль гравировки 2D/3D CAD/CAM системы ГеММа-3D включает в себя следующие модули программного продукта:

• гравировки 3D (опционно);
• гравировки 2D;
• обработки листового материала резкой;
• геометрический редактор-2D;
• геометрический редактор-3D(опционно);
• редактор шрифтов;
• функция импорта 3D-геометрии из файлов следующих форматов: SAT, DXF, IGES, KOMPAS-3D, STL, EPS, Parasolid, Step;
• прямой интерфейс по импорту 3D-моделей и чертежей из САПР КОМПАС-3D;
• модуль формирования и редактирования проекта управляющей программы;
• редактор управляющих программ в инвариантном и машинном кодах;
• программные средства разработки макропроцедур и постпроцессоров;
• табличный постпроцессор для фрезерных и токарных станков с ЧПУ, упрощающий процесс разработки постпроцессоров;
• универсальный постпроцессор, преобразующий инвариантный код в код конкретной системы ЧПУ.

Основной задачей гравировки является гравировка надписей.

При этом используются различные компьютерные шрифты, которые можно разделить на два типа: скелетные (векторные) и контурные.

Для облегчения задачи гравирования в системе ГеММа-3D реализован собственный формат шрифта GSH, сочетающий преимущества векторных и контурных шрифтов. Этот формат имеет следующие особенности:

• символ может быть и контурным (задается замкнутая область для каждого символа) , и векторным (задается средняя линия символа);
• для описания кривых можно использовать как отрезки прямых дуги окружностей, так и кривые Безье;

• шрифт может содержать таблицу кернинга (взаимного расположения различных пар символов), разница в начертании показана на рисунке ниже;

  
• скелетный шрифт может содержать предопределенную толщину обводки.

Благодаря компактному внутреннему формату шрифтовой файл имеет небольшой размер.

В поставку ГеММа-3D входит более 120 шрифтов формата GSH, причем их ассортимент от версии к версии обновляется и расширяется. Около 30 шрифтов являются векторными (скелетными), остальные — контурными. ГеММа-3D также позволяет использовать любые контурные шрифты True Type, инсталлированные в системе. Но наиболее удобными для гравировки являются именно скелетные шрифты. Среди них есть стандартные гравировальные шрифты по ГОСТ 2930-62, ГОСТ 26.008-85 и ГОСТ 50140-92, включающие греческие буквы и спецсимволы (см. рисунок ниже), шрифты для трафаретов по ГОСТ 14192-96 (исполнение 1, 2, 3), а также типографские и декоративные шрифты. Ниже приведен список наиболее часто используемых шрифтов и образцов надписей с их использованием.

Рис.1. Скелетные гравировальные шрифты

Рис.2. Шрифты для декоративной гравировки

Очевидные преимущества скелетных шрифтов таковы:

• подготовка программы и процесс гравировки выполняются очень быстро, поскольку само начертание символа и есть траектория инструмента (рис. 3);
• геометрия символов спроектирована таким образом, чтобы оптимизировать ходы инструмента;
• гравировальные шрифты построены в точном соответствии со стандартом;
• стандартную толщину обводки можно задавать в самом шрифте, благодаря чему выбор инструмента и глубина врезания задаются автоматически;
• любой скелетный шрифт можно легко превратить в трафаретный (используется в покрасочных работах) с помощью масок. В систему включен уже подготовленный набор трафаретных шрифтов, то есть для создания модели текста трафарета достаточно выбрать шрифт и ввести текст надписи.

Рис.3. Гравировка панели прибора скелетным шрифтом ГОСТ 50140-92

Еще одним преимуществом при гравировании скелетных шрифтов является низкий износ инструмента, за счет более равномерной нагрузки на его острые кромки.

В случае использования контурных шрифтов символы обрабатываются как обычные контуры. На рисунке 4 показаны стратегии выборки материала внутри контура букв.

Рис.4. Гравировка шрифтов с выборкой контуров

Учитывая стремление пользователей создавать собственные и дорабатывать существующие шрифты, в состав поставки включен редактор шрифтов (рис. 5). С его помощью можно извлечь символ из шрифта, изменить и вставить его в этот же или другой шрифт, изменить таблицу кернинга, проконтролировать движение инструмента по элементам.

Рис.5. Процесс разработки трафаретного шрифта на базе ГОСТ 50140-92

Кроме обработки контурных шрифтов выборкой, в системе ГеММа-3D имеется еще одна интересная возможность — объемная гравировка по 2D-модели по технологии «конгрев» (рис. 6). Это особый вид гравировки коническим инструментом, при которой переменная толщина штриха получается за счет разной глубины врезания. Разумеется, конгрев можно использовать и при гравировании других декоративных элементов, например розеток и орнаментов. Основное применение — декоративные шрифты со штрихами переменной толщины.

Рис.6. Гравировка коническим инструментом с переменной глубиной врезания (конгрев)

В системе ГеММа-3D технология «конгрев» реализована в опциях модуля объемной гравировки. Модуль относится к виду 2D-обработки и предназначен для построения прохода выборки области, ограниченной совокупностью плоских замкнутых контуров коническим гравировальным резцом, конической или сферической фрезами. Обработка происходит с переменной глубиной, которая зависит от размера замкнутой области и возможности инструмента выбранной геометрии вписаться в эту область. Таким образом, создается эффект «объемности» обработки плоских контуров, и формируемый проход приобретает свойства 3D-прохода инструмента.

Модуль объемной гравировки включает два варианта формирования прохода инструмента: «Гравировка 3D» — для выборки коническим граверным резцом области внутри системы замкнутых контуров или обхода незамкнутых контуров, и «Конгрев 3D», который предназначен для создания штампов объемного тиснения кожи, бумаги, ткани и т.д. и выполняется инструментом со сферической режущей частью. Главное отличие обработки «Конгрев 3D» от «Гравировки 3D» и от фрезерования карманов состоит в том, что форма выемки определяется не только контуром детали и геометрией инструмента, но и параметрами профиля сечения. За счет специальных параметров расчета наклона стенки при обработке паза и профиля паза обеспечивается плавный переход от зон с шириной, меньшей диаметра фрезы, к зонам, в которые вписывается диаметр фрезы.

Рис.7. Гравировка с постоянной глубиной резания (технология 2D гравировки)

Собственно «гравировкой» (engraving) называется выборка области, ограниченной несколькими контурами. Гравировка может быть как плоской — при этом в рабочей зоне инструмент перемещается по двум координатам (рис.7), так и пространственной — трехкоординатной, предназначенной для чистовой выборки близко расположенных контуров и подборки острых внутренних углов коническим инструментом. Такая гравировка обеспечивает полиграфическую точность при обработке шрифтов, логотипов, эмблем и широко используется при изготовлении различных клише (рис.8). Отдельные задачи связаны с гравировкой на пространственных формах, в первую очередь на телах вращения (цилиндрические клише, формы для литья бутылок). В системе ГеММа-3D данная задача решается как развертка, или цилиндрическая проекция программ гравировки, рассчитанных на плоскости.

Рис.8. Клише, полученное в модуле «Гравировка 3D» с совместным применением 3D гравировки

Плоская гравировка присутствует как вид обработки почти во всех системах программирования для станков с ЧПУ и хорошо освоена в производстве. Объемная гравировка является относительно новой технологией, но позволяет получить деталь без дополнительной доработки тонких элементов.

Для оптимизации времени гравировки с применением технологии послойной обработки (так называемая технология 2.5D обработки) в версию 12 интегрирована новая функция — прерывистое врезание (постепенная обработка контура на полную глубину без поднятия оси Z до конца его обработки). В прерывистом врезании подъем на безопасную высоту выполняется только для перехода от одного контура к другому только один раз в программе, так как до перехода обработка контура уже будет закончена.

Рис.9. Пример гравировки большого текста в версии 12 по технологии прерывистого врезания

Такая оптимизация позволяет сократить время гравировки при малой толщине слоя и большом количестве контуров в модели (рис.9).